下卸料离心机的主要结构和类型

  下卸料离心机可分为工业离心机和实验离心机。实验离心机分为制备型离心机和分析型离心机。制备型离心机主要用于分离各种生物材料，每次分离的样品容量都很大。分析离心机一般都装有光学系统，主要用于研究纯生物大分子和颗粒的物理化学性质，可以根据被测物质在离心场中的行为(由离心机中的光学系统连续监测)推断物质的纯度、形状和分子量。分析离心机都是超速下卸料离心机。

  1.制备下卸料离心机可分为三类:

  ⑴普通离心机:转速较大，约6000转/分，相对离心力较大，接近6000，容量为几十毫升到几升，分离方式为固液沉降分离，有角转子和摆出转子，其转速不能严格控制。通常在室温下操作，无需制冷系统，用于收集容易沉降的大颗粒，如红细胞和酵母细胞。本离心机采用交流换向器电机驱动，电机碳刷易磨损，转速由调压器调节，启动电流大，转速升降不均匀。旋转头一般放在硬钢轴上，所以准确平衡离心管及其内容物很重要，否则会损坏离心机。

  ⑵高速冷冻离心机:较大的转速为20000~25000 rpm(r/min)，较大的相对离心力为89000，较大的容量可达3升。分离方式也是固液沉降分离。旋转头配有各种角度旋转头、倾斜旋转头、区域旋转头、垂直旋转头和大容量连续流旋转头。通常，提供制冷系统来消除高速旋转头和空气之间的摩擦。离心室温度可调节维持在0~40°C，转速、温度、时间可通过指针或数显严格精确控制。通常用于微生物细胞、细胞碎片、大细胞器、硫酸铵沉淀和免疫沉淀物的分离纯化，但不能有效沉降病毒、小细胞器(如核小体)或单分子。

  ⑶超速下卸料离心机:转速可达5~8万转/分，相对离心力可达51万。知名厂商有美国贝克曼公司、日本日立公司等。离心容量从几十毫升到2升不等，分离形式有微分沉降分离和密度梯度区分离。离心管天平的允许误差应小于0.1克。随着超速离心机的出现，生物科学的研究领域得到了拓展。它可以分离过去仅用电子显微镜观察到的亚细胞器，也可以分离病毒、核酸、蛋白质和多糖。

  超速离心机主要由驱动和速度控制、温度控制、真空系统和旋转头四部分组成。超速离心机的驱动装置由水冷或风冷电机通过精密齿轮箱或皮带驱动，或直接由变频感应电机驱动，由微机控制。由于驱动轴的直径较细，因此细轴在旋转时可以有一定的弹性弯曲，以适应旋转头的轻微不平衡，而不会对旋转轴造成振动或损坏。除了速度控制系统，还有超速保护系统，防止旋转头因转速超过规定转速而撕裂或爆炸。因此，

  温度控制是通过安装在旋转头下方的红外辐射传感器直接连续监测离心腔的温度，保证温度控制更加准确灵敏。这种红外控温比高速离心机的热电偶控制装置更灵敏、更准确。

  超速离心机配备真空系统，这是超速离心机和高速离心机的主要区别。当离心机转速低于2000rpm时，空气与旋转头之间的摩擦只产生少量的热量，而当转速超过20000rpm时，摩擦产生的热量成为一个严重的问题。因此，采用机械泵和扩散泵串联工作的真空泵系统对离心室进行密封抽真空，温度变化容易控制，摩擦力很小。

  2.旋转下卸料离心机转头:

  ⑴角式旋转头:角式旋转头是指离心腔与转轴之间有一定倾角的旋转头。它是由一块完整的金属制成的，上面有4~12个机器制造的离心管孔，即离心腔。孔的中心轴线与旋转轴之间的角度在20~40度之间。角度越大，沉降越牢固，分离效果越好。这种旋转头的优点是容量大、重心低、运行平衡、使用寿命长。颗粒沉降时，先沿离心力方向撞击离心管，再沿管壁滑动至管底，因此在管的一侧会有颗粒沉积。这种现象叫做？#22721;效果？#65292;壁面效应容易通过速度突变引起的对流扰动沉降颗粒，影响分离效果。

  ⑵水平旋转头:该旋转头由4个或6个可自由移动的吊桶(离心套筒)组成。当旋转头静止时，铲斗垂直悬挂，当旋转头的转速达到每分钟200到800转时，铲斗摆动到水平位置。这种旋转头更适合密度梯度区离心。其优点是可以将梯度材料放入垂直的离心管中，离心时分离出的样品条垂直于离心管的纵轴，不像样品沉淀物界面与离心管之间的夹角，有利于离心后从管中取出分离出的样品条。其缺点是颗粒沉降距离长，离心所需时间也长。

  ⑶区旋转头:区旋转头无离心管，主要由转子筒和可拧开的顶盖组成。转子筒装有十字形分隔装置，将筒分成四个或四个以上的扇形室。隔板上有导管。梯度液体或样品液体从旋转头中心的液体入口管泵送，并通过这些导管分布在转子周围。旋转头中的隔板可以保持样品带和梯度介质的稳定。沉降的样品颗粒在区域旋转头中的沉降情况不同于角旋转头和摆动旋转头。在径向散射离心力的作用下，颗粒的沉降距离不变，因此区域旋转头作用不大，可以避免区域和沉降颗粒的无序，分离效果好。它还具有转速高、容量大、回收梯度容易、不影响分辨率等优点，使超速离心应用于制备和工业生产成为可能。区域旋转头的缺点是样品和介质直接接触旋转头，要求耐腐蚀性高，操作复杂。

  ⑷垂直翻转:离心管垂直放置，样品颗粒沉降距离短，离心所需时间也短，适合密度梯度区离心。离心后，液面和样品区应旋转90度，因此速度降低缓慢。

  ⑸连续流旋转头:可用于大量培养液或提取液的浓缩分离。旋转头类似于区域旋转头，由转子筒、带有入口和出口的旋转头盖以及附件组成。在离心过程中，样品液体从入口连续流入旋转头。在离心力的作用下，悬浮颗粒沉降在转子筒壁上，上清液从出口流出。

  3.下卸料离心机离心管:

  离心管主要由塑料和不锈钢制成。塑料离心管的常用材料有聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)和聚丙烯(PP)，其中PP管的性能更好。塑料离心管具有透明(或半透明)和低硬度的优点，因此可以通过穿刺取出梯度。缺点是易变形，对有机溶剂的耐腐蚀性差，使用寿命短。

  不锈钢管强度高、不变形、耐热、抗冻、耐化学腐蚀。但使用时应避免接触强酸、强碱等强腐蚀性化学品。

  塑料离心管都有管套，离心前必须盖紧，倒置时不渗漏。管套有三个功能:

  (1)防止样品泄漏。当用于放射性或高腐蚀性样品时，这一点尤其重要。②防止样品挥发。③支撑离心管，防止其变形。

  4.分析下卸料离心机:

  分析离心机采用专门设计的旋转头和光学检测系统，连续监测物质在离心场中的沉降过程。从而确定其物理性质。

  分析超速离心机的旋转头是椭圆形的，以避免孔处的应力集中。旋转头通过软轴与高速驱动装置相连，在冷冻真空室内旋转。有2~6个装有离心杯的小腔室，呈扇形应时，可自上而下透光。离心机配有光学系统，在整个离心周期内可以通过紫外吸收或折射率变化监测离心杯中的沉降物，并可以在预定周期内对沉降物进行拍照。分析离心杯中物质的沉降时，重粒子和轻粒子之间形成的界面就像折射透镜。结果，在检测系统的照相底板上出现了一种现象，由于沉降继续，界面向前推进，峰也移动，从峰的移动速度可以计算出样品颗粒的沉降速度。

  分析超速离心机的主要特点是可以在短时间内用少量的样品获得一些重要的信息，确定生物大分子是否存在，计算它们的沉降系数，结合界面扩散估计分子的大小，检测分子的异质性和混合物中各组分的比例，确定生物大分子的分子量，还可以检测生物大分子的构象变化。